根據摩爾定律，自20世紀60年代以來，芯片上晶體管的數量每年都翻一番。但據預測，這一趨勢很快就會停滯不前，因為用矽製成的器件一旦低於一定的尺寸，就會失去其導電性能。據了解，在納米尺度上，二維材料可比矽更有效地傳導電子。因此，尋找下一代晶體管材料的重點是將二維材料作為矽的潛在替代品。

但在此之前，科學家們必須首先找到一種方法，在保持其完美結晶形態的同時，在工業標準矽片上設計這種材料。

近期，麻省理工學院（MIT）的工程師們似乎找到了一個可能的解決方案，他們將研究成果發表在了《自然》雜誌上。

據悉，該團隊開發出了一種“非外延單晶生長”方法，可以在現有的工業矽晶圓上生長出純淨的、無缺陷的二維材料，以製造出更小的晶體管。

通過新方法，研究小組用一種叫做過渡金屬二硫化物（TMD）的2D材料製造了一個簡單的功能晶體管，這種材料在納米尺度上的導電性比矽更好。

麻省理工學院機械工程副教授Jeehwan Kim說，“我們希望我們的技術能夠開發基於二維半導體的高性能下一代電子設備。我們已經開啟了一種利用2D材料來追趕摩爾定律的方法。”

一般而言，為生產2D材料，研究人員通常採用一種手工工藝，即從大塊材料中小心地剝離原子般薄的薄片，就像剝洋蔥層一樣。

但大多數塊狀材料都是多晶的，包含多個隨機方向生長的晶體。當一種晶體與另一種晶體相遇時，“晶界”起到了電屏障的作用。任何流過一個晶體的電子在遇到不同方向的晶體時都會突然停止，從而降低材料的導電性。

即使在剝離2D薄片之後，研究人員也必須搜索薄片中的“單晶”區域，這是一個繁瑣且耗時的過程，很難應用於工業規模。

在上述新研究中，研究人員發現了製造二維材料的其他方法，即通過在藍寶石晶片上生長它們。

藍寶石是一種具有六角形原子圖案的材料，可促使二維材料以相同的單晶方向組裝。新的“非外延單晶生長”方法不需要剝離和搜索二維材料的薄片，並可使晶體向同一方向生長。

研究小組據此製造了一個簡單的TMD晶體管，其電性能與相同材料的純薄片一樣好。

研究人員表示，未來或可製造出小於幾納米的器件，這將改變摩爾定律的規律。